Меню

Выпрямители тока с удвоением тока

Двухполупериодные выпрямители с удвоителем тока

Из распространенных схем неуправляемых выпрямителей (однополупериодных, двухполупериодных и мостовых) наиболее эффективны двухполупери-одные. Сравнение основных их видов — со средней точкой и с удвоителем тока — показывает, что хотя оба выпрямителя имеют одинаковые динамические характеристики, удвоитель больше подходит для использования в области больших токов, так как в нем меньше соединений и потерь на вторичной стороне, а отсутствие средней точки дает возможность выбрать нечетное число витков.

Схемы двухполупериодных выпрямителей со средней точкой и удвоителем тока с силовым трансформатором, фильтром и нагрузкой приведены на рис.1. Выпрямитель с удвоителем тока (см. рис.1 б) имеет ряд преимуществ перед выпрямителем со средней точкой (см. рис. 1а): в нем используется двухобмоточный трансформатор, который легко интегрируется с дросселями L1, L2; пульсации токов находятся в противофазе, следовательно, пульсации тока нагрузки меньше.

Рис. 1.а Двухполупериодные выпрямители со средней точкой

Рис. 1.б Двухполупериодные выпрямители с удвоителем тока

Рис. 1.в Синхронные выпрямители на МДП-транзисторах

С целью снижения статических потерь вместо диодов можно использовать синхронные выпрямители на МДП-транзисторах (см. рис.1 в). В такой схеме транзистор VT1 открыт при положительном напряжении Up, а транзистор VT2 -при отрицательном напряжении Up. Транзисторами можно управлять от схемы управления и непосредственно от вторичной обмотки трансформатора.

Сравним статические потери выпрямительного диода и синхронного выпрямителя при токе через выпрямитель I=10 А:

Где Pd-потери для диода, Ps-потери для МДП-транзистора, Ud-1 В — прямое падение напряжения на диоде, Rds= 0,03 Ом -сопротивление канала транзистора.

Применение синхронных выпрямителей особенно актуально при низких выходных напряжениях (1,6; 3,3; 5 В), когда падение напряжения на диоде может составлять треть выходного напряжения (для U=3,3 В). Однако современные МДП-транзисторы целесообразно применять в синхронных выпрямителях с выходным напряжением до 48 В и выше. Сопротивление Rds транзисторов на максимальное напряжение 150-200 В не превышает 20 мОм.

Рис. 2 Полумостовой преобразователь

Кроме статических потерь большую роль играют динамические потери при переключении транзисторов первичной стороны полумостового преобразователя (рис.2), а также динамические потери, связанные с восстановлением обратного сопротивления диодов выпрямителя (внутренних диодов МДП-транзисторов синхронных выпрямителей). В схеме на рис.2 среднее значение напряжения на конденсаторе С1 равно DUвх, на конденсаторе С2 — (1-D)Uвх, где D= tот/Т(tот— время открытого состояния транзистора VT2). На первом этапе открыт транзистор VT2 — этап DT. Соответственно, напряжение на первичной обмотке положительно, транзистор VT3 открыт, и энергия поступает в нагрузку. В момент времени DT транзистор VT2 отключается. Для исключения сквозных токов введена пауза между переключениями транзисторов, во время которой начинается перезаряд внутренних емкостей транзисторов VT1 и VT2. При этом транзистор VT3 остается открытым (даже если его закрыть, ток будет проводить внутренний диод транзистора). Когда напряжение на транзисторе VT2 достигает значения напряжения на конденсаторе С2 — (1-D)Uвх, напряжение на первичной обмотке трансформатора становится равным нулю. Следовательно, и на вторичной обмотке напряжение будет нулевым. В этот момент откроется внутренний диод транзистора VT3. Таким образом, окажутся открытыми внутренние диоды обоих транзисторов (VT3 и VT4). Из-за наличия индуктивности рассеивания трансформатора этот этап будет продолжаться, пока ток через индуктивность рассеивания (фактически, ток первичной обмотки трансформатора), изменяясь от значения Ilm+Inn, не достигнет значения Ilm-Inn (где Ilm — ток индуктивности намагничивания трансформатора в момент выключения транзистора VT2, In — ток нагрузки, n — коэффициент трансформации). Как только ток через индуктивность рассеивания достигнет значения Ilm-Inn, начнется процесс восстановления обратного сопротивления внутреннего диода транзистора VT3. Транзистор VT1 включается с задержкой после начала этого процесса, и на вторичной обмотке трансформатора появляется напряжение, создающее сквозной ток через открытый внутренний диод транзистора VT4.

Существует несколько способов исключения сквозных токов. Первый способ — использование насыщаемых дросселей последовательно с каждым транзистором синхронного выпрямителя. Время насыщения дросселя больше времени рассасывания во внутренних диодах синхронного выпрямителя и длительности нулевого этапа напряжения на первичной обмотке. Второй способ-использование в качестве синхронных выпрямителей однонаправленных ключей, например МДП-транзисторов, у которых внутренний диод блокируется диодом Шотки.Третий способ -использование удвоителя тока. При этом дроссели подбираются таким образом, чтобы ток через них менял направление в моменты переключения основных транзисторов, тогда соответствующий внутренний диод синхронных выпрямителей не будет открываться или будет открываться позже. Рассмотрим реализацию этого способа.

Использование удвоителя тока.

Рис. 3 Модель полумостового преобразователя

На рис.3 представлена модель полумостового преобразователя, работающего на частоте 100 кГц, Uвх=400 В. Все транзисторы управляются синхронно.

Результаты моделирования отражены на рис.4. Синхронные выпрямители работают без сквозных токов, обусловленных восстановлением обратного тока внутренних диодов. Главный недостаток метода -зависимость регулировочной характеристики от тока нагрузки. Подобная зависимость объясняется тем, что при малых токах нагрузки ток через дроссели имеет отрицательные значения довольно продолжительное время, в течение которого энергия выходного фильтра передается через соответствующий открытый транзистор синхронного выпрямителя соответствующему дросселю. При этом суммарные пульсации тока нагрузки будут больше, чем в обычной схеме.

Рис. 4 Результаты моделирования: а) токи через дроссели; б) ток через внутренний диод синхронного выпрямителя М4; в) ток через внутренний диод синхронного выпрямителя М3

Пульсации тока дросселя L1 определяются следующим образом:

Для того, чтобы внутренний диод синхронных выпрямителей не проводил ток, необходимо: In/2-UDT/2L1 Сравнительное моделирование выпрямителей.

При моделировании на входе выпрямителя можно сформировать регулируемое симметричное импульсное напряжение с областью нулевой ординаты. В этом случае модели выпрямителей можно упростить. Модель двухполупериодного выпрямителя со средней точкой приведена на рис.5, а с удвоителем тока — на рис.6. В моделях принято: сопротивление диода Rs= 0,01 Ом, сопротивление канала транзистора Rds= 0,03 Ом. При таких параметрах диода и транзистора синхронный выпрямитель не нужен.

Читайте также:  Мощность при параллельном соединении источников тока

Рис. 5 Упрощенная модель двухполупериодного выпрямителя со средней точкой

Рис. 6 Упрощенная модель двухполупериодного выпрямителя с удвоителем тока

Процессы в моделях рис.5 и 6 совпадают (рис.7). Напряжение на входе удвоителя тока в два раза больше. Процессы в схемах нелинейные, поэтому эффективность удвоителя тока должна бытьвыше. На рис.8 представлены графики выходных напряжений и мощностей моделей рис.5 и 6; нагрузка 1 Ом, D=0,8.

Рис. 7 Процесс в модели выпрямителя с удвоителем тока: а) напряжение на входе удвоителя тока: б) ток I(D3): в) ток I(D4); г) токи -I(L2), I(L3), -I(L2)+I(L3)

Рис. 8 Выходные напряжение и мощность моделей рис.5 и 6: а) выходное напряжение; б) выходная мощность

  1. Montgomery G. Усовершенствование выпрямительных схем. — Electronics, 1961,№14.
  2. Smith M., Owiyang К. Improving the efficiency of low output voltage switched-mo-de converters with synchronous rectification. — Proceedings of Powercon 7, 1980.
  3. Kagan R., Chi M. Improving power supply efficiency with MOSFET synchronous rectifiers. — Proceedings of Powercon 9, 1982.
  4. Archer W. Current-driven synchronous rectifier. — TMOS Power FET design ideas. /Motorola Inc. Publ. BR316, 1985.
  5. Chou S., Simonsen С Chip voltage: Why less is better. — IEEE Spectrum, 1987, vol. 24, № 4.
  6. Cobos J. Synchronous rectification. Study of the applicability of self-driven synchronous rectification to resonant topologies. — Proc. of the IEEE, 1992.
  7. Muakami N. A simple and efficient synchronous rectifier for forward dc-dc converters. — Proc. of the IEEE, 1993. Пат. 4 625 541 США, фирма Lusent Technologies. Low loss synchronous rectifier for application to clamped-mode power convertors/ Rozman А. Приор, от 29.04.1997. Пат. 5 734 563, США, фирма NEC. Synchronous rectification type converters/ Shinada Y. Приор, от 31.03.1988.
  8. Yee H., Sawahata S. A balanced review of synchronous rectifiers in DC/DC converters. — Proc. of the IEEE 0-7803-5163-0/99.-1999.
  9. Panov Y., Jovaanovic M. Design and performance of low-voltage/high-currentdc/dc on-board modules. — Proc. of the IEEE0-7803-5163-0/99.-1999.
  10. Cobos J., Abu P., Garcia O. A new driving scheme for self driven synchronousrectifiers. — Proc. of the IEEE 0-7803-5163-0/99. — 1999.

Автор: М. Кастров

Мнения читателей

Спасибо сайт мне очень помог=)))

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Источник

Выпрямители с умножением напряжения

Выпрямители с умножением напряжения

Выпрямитель — устройство для преобразования переменного тока в постоянный, а также для стабилизации и регулирования выпрямленного напряжения.

В схеме рис. 1, а трансформатор не имеет повышающей обмотки на двойное напряжение со средней точкой, но одновременно с двухполупериодный выпрямлением выпрямитель удваивает напряжение.

В первый полупериод через диод Д1, напряжение на котором прямое, конденсатор C1 заряжается примерно до амплитудного напряжения вторичной обмотки. Во второй полупериод прямое напряжение будет на диоде Д2 и через него точно так же заряжается конденсатор С2.

Конденсаторы С1 и С2 соединены последовательно, и суммарное напряжение на них примерно равно двойному амплитудному напряжению трансформатора. Такое же максимальное обратное напряжение будет на каждом диоде. Одновременно с зарядом конденсаторов С1 и С2 происходит их разряд через нагрузку R, вследствие чего напряжение на конденсаторах понижается.

Чем меньше сопротивление нагрузки R, т. е. чем больше ток нагрузки и чем меньше емкость конденсаторов С1 и С2, тем быстрее они разряжаются и тем ниже напряжение на них. Поэтому практически удвоить напряжение нельзя. При емкости конденсаторов не менее 10 мкФ и токе нагрузки не более 100 мА можно получить напряжение больше даваемого трансформатором в 1,7 или даже в 1,9 раза.

Схемы выпрямителей с удвоением (а) и с учетверением (б) напряжения

Рис. 1. Схемы выпрямителей с удвоением (а) и с учетверением (б) напряжения

Достоинством схемы является то, что конденсаторы сглаживают пульсации выпрямленного тока.

Можно осуществить схемы выпрямителей с умножением напряжения в любое число раз. На рис. 1, б показана схема, дающая учетверение напряжения и имеющая четыре диода и четыре конденсатора. В нечетные полупериоды конденсатор С1 заряжается через диод Д1 почти до амплитудного значения напряжения трансформатора Ет. Заряженный конденсатор С1 сам является источником.

Поэтому в четные полупериоды, для которых полярность напряжения трансформатора будет обратной, конденсатор С2 заряжается через диод Д2 примерно до удвоенного напряжения 2Ет. Это напряжение является максимальным значением суммарного напряжения последовательно соединенных трансформатора и конденсатора С1.

Аналогично этому конденсатор С3 заряжается в нечетные полупериоды через диод Д3 также до напряжения 2Ет, которое является суммарным напряжением последовательно соединенных С1, трансформатора и С2 (при этом надо учесть, что напряжения на С1 и С2 действуют навстречу друг другу).

Рассуждая подобным образом далее, найдем, что конденсатор С4 будет заряжаться в четные полупериоды через диод Д4.опять до напряжения 2Ет, которое является суммой напряжений на C1, C3, трансформаторе и С2. Конечно, заряд конденсаторов до указанных напряжений происходит постепенно в течение нескольких полупериодов после включения выпрямителя. В результате с конденсаторов С1 и С4 можно получить учетверенное напряжение 4Ет.

Одновременно с конденсаторов С1 и С3 можно получить утроенное напряжение ЗЕт. Если прибавить к схеме еще конденсаторы и диоды, включенные по тому же принципу, то от ряда конденсаторов С1, С3, С5 и т. д. будут получаться напряжения, увеличенные в нечетное число раз (3, 5, 7 и т. д.), а от ряда конденсаторов С2, С4, С6 и т. д можно будет получать напряжения, увеличенные в четное число раз (2, 4, 6 и т. д.).

При включении нагрузки конденсаторы будут разряжаться и напряжение на них понизится. Чем меньше сопротивление нагрузки, тем быстрее разряжаются конденсаторы и тем ниже становится напряжение на них. Поэтому при недостаточно больших сопротивлениях нагрузки использование подобных схем становится нерациональным.

Читайте также:  По каким формулам можно рассчитать мощность электрического тока

Практически такие схемы дают эффективное умножение напряжения только при небольших нагрузочных токах. Конечно, можно получить и большие токи, если увеличить емкость конденсаторов. Достоинством приведенной схемы является возможность получения высоких напряжений без высоковольтного трансформатора. Кроме того, конденсаторы должны иметь рабочее напряжение лишь 2Ет, независимо от того, в какое число раз умножается напряжение, и каждый диод работает при максимальном обратном напряжении, равном только 2Ет.

Диоды выбираются по их основным параметрам: максимальному выпрямленному току I0mах и предельному обратному напряжению Uобp.пред. При наличии конденсатора на входе фильтра действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора U2 во всех схемах выпрямителей, за исключением мостовой, не должно превышать — 35 % значения Uобp.пред. У двухполупериодной схемы с нулевой точкой напряжение U2 относится к одной половине обмотки. В мостовой схеме у не должно превышать 70 % значения Uобp.пред

Для выпрямления более высоких напряжений соединяют последовательно соответствующее число диодов.

При последовательном соединении германиевых и кремниевых диодов их обязательно шунтируют резисторами с одинаковыми сопротивлениями порядка десятков или сотен килоом (рис. 2). Если этого не сделать, то вследствие значительного разброса обратного сопротивления диодов обратное напряжение распределяется между ними неравномерно и возможен пробой диодов. А при наличии шунтирующих резисторов обратное напряжение практически делится между диодами поровну.

Параллельное cоединение диодов с целью получения больших токов нежелательно, так как вследствие разброса параметров и характеристик отдельных экземпляров диодов они будут неодинаково нагружаться током. Для выравнивания токов в этом случае последовательно с отдельными диодами включают уравнительные резисторы, сопротивления которых подбираются опытным путем.

Для трансформаторов выпрямителей первичная обмотка обычно имеет несколько секций, переключаемых на сетевое напряжение 110, 127 и 220 В.

Последовательное соединение полупроводниковых диодов

Рис. 2. Последовательное соединение полупроводниковых диодов

Способы регулировки напряжения

Рис. 3. Способы регулировки напряжения

Вторичная обмотка рассчитывается на нужное напряжение. При двухполупериодной схеме она имеет вывод средней точки. Для уменьшения помех от сети в трансформаторах выпрямителей, питающих приемники, между первичной и вторичными обмотками помещают экранирующую обмотку, один конец которой присоединяется к общему минусу.

Дроссели для фильтра, как правило, имеют в сердечнике диамагнитный зазор для устранения магнитного насыщения, вызывающего уменьшение индуктивности. Сопротивление обмотки дросселя постоянному току обычно равно нескольким десяткам или сотням Oм. На нем и на повышающей обмотке трансформатора падает часть выпрямленного напряжения.

В цепь сетевой обмотки устанавливают выключатель и предохранитель для автоматического выключения выпрямителя при аварии. Если, например, пробит конденсатор фильтра, то произойдет короткое замыкание цепи выпрямленного тока. Ток в первичной обмотке станет значительно больше нормального и предохранитель расплавится. Без него трансформатор может сгореть. Кроме того, такое короткое замыкание весьма опасно и для диода, который может быть разрушен от перегрева слишком большим током.

Иногда первичную обмотку трансформатора делают с выводами на разные напряжения, например 190, 200, 210, 220 и 230 В, чтобы с помощью переключателя можно было при колебаниях сетевого напряжения поддерживать примерно постоянным напряжение выпрямителя (рис. 3, а). Другой способ регулировки — включение регулировочного автотрансформатора, имеющего выводы на разные напряжения и переключатель.

Включение регулировочного автотрансформатора позволяет при понижении сетевого напряжения подводить к первичной обмотке силового трансформатора нормальное напряжение (рис. 3, б). Выпускаются также специальные регулировочные автотрансформаторы для сетевого напряжения 127 и 220 В, позволяющие плавно регулировать напряжение от 0 до 250 В.

При работе с выпрямителем, особенно если он дает высокое напряжение, должны соблюдаться меры предосторожности, так как поражение человека напряжением в несколько сот вольт опасно для жизни.

Включение делителя на три различных напряжения
Рис.4. Включение делителя на три различных напряжения

Все части выпрямителя, находящиеся под высоким напряжением, должны быть защищены от случайных прикосновений к ним. Никогда не следует касаться частей работающего выпрямителя. Все присоединения к схеме выпрямителя или изменения в ней производятся при выключенном выпрямителе и разряженных конденсаторах фильтра. Полезно в качестве индикатора (указателя) высокого напряжения включить на выпрямленное напряжение неоновую лампу. Ее свечение сигнализирует о наличии высокого напряжения.

Неоновая лампа включается через ограничительный резистор сопротивлением в несколько десятков килоом. Наличие постоянной нагрузки в виде такой лампы предохраняет конденсаторы фильтра от пробоя при перенапряжении. Последнее может получиться, если выпрямитель работает вхолостую. При отсутствии нагрузки нет падения напряжения внутри выпрямителя, и поэтому напряжение на конденсаторах фильтра будет максимальным.

Источник

Двухполупериодные выпрямители с удвоителем тока

Тема раздела Самодельная электроника, компьютерные программы в категории Общие вопросы; Прочел интересную статью по повышению эффективности выпрямительных каскадов в полумостовых преобразователях напряжения http://www.radioradar.net/hand_book/. tion/dvuh.html В результате вопросов стало больше чем ответов. .

Опции темы
  • Версия для печати
  • Отправить по электронной почте…
  • Подписаться на эту тему…

Двухполупериодные выпрямители с удвоителем тока

Прочел интересную статью по повышению эффективности выпрямительных каскадов в полумостовых преобразователях напряжения http://www.radioradar.net/hand_book/. tion/dvuh.html

В результате вопросов стало больше чем ответов. В поисках ответов перерыл много интернета, толком ничего не нашел

В сети есть ссылки на данную статью и ее вариации в разных формах, равно, как и на первоисточник работы. Однако я не нашел практических рекомендация (подобие application note ).

Просьба указать на материал, как считать дроссели для подобной схемотехники? Или посмотреть фотографии практического применения описанного метода в серийно выпускаемых ИИП?

— Каким образом данное схемное решение снижает токи во вторичной обмотке силового трансформатора?

— Чем достигается повышение эффективности в сравнении с типовым синхронным выпрямителем?

Источник



Двухполупериодный выпрямитель — однофазные, трехфазные, мостовые

Двухполупериодный выпрямитель более распространен, чем однополупериодный, это связано с многочисленными преимуществами такой схемы. Чтобы объяснить, в чем именно заключается преимущество, следует обратиться к теоретическим основам электротехники.

Читайте также:  Презентация первая помощь при поражении тока

В первую очередь рассмотрим отличие двухполупериодного выпрямителя от однополупериодного, для этого нужно понять принцип работы каждого из них. Примеры схем с осциллограммами дадут наглядное представление о преимуществах и недостатках этих устройств.

Однополупериодный преобразователь

Ниже приведена типичная схема подобного устройства с минимумом элементов.

Простейший преобразователь

Схема: простейший преобразователь

Обозначения:

  • Tr – трансформатор;
  • DV- вентиль (диод);
  • Cf – емкость (играет роль сглаживающего фильтра);
  • Rn – подключенная нагрузка.

Теперь рассмотрим осциллограмму в контрольных точках U1, U2 и Un.

Осциллограмма, снятая в контрольных точках U1, U2 и Un

Осциллограмма, снятая в контрольных точках U1, U2 и Un

Пояснение:

  • в контрольной точке U1 отображается диаграмма снятая на входе устройства;
  • U2 – диаграмма перед емкостным сглаживающим фильтром;
  • Un – осциллограмма на нагрузке.

Временная диаграмма наглядно показывает, что после вентиля (диода) выпрямленное напряжение представляется в виде характерных импульсов, состоящих из положительных полупериодов. Когда происходит такой импульс, накапливается заряд емкостного фильтра, который разряжается во время отрицательного полупериода, это позволяет несколько сгладить пульсации.

Недостатки такой схемы очевидны — это низкий КПД, в следствии высокого уровня пульсаций. Но несмотря на это, устройства такого типа находят свое применение в цепях с низким токопотреблением.

Принцип действия двухполупериодной схемы

Рассмотрим два варианта реализации двухполупериодного преобразователя (выпрямителя): балансный и мостовой. Схема первого показана на рисунке ниже.

Простейший неуправляемый балансный преобразователь на двух диодах с использованием трансформатора со средним выводом

Простейший неуправляемый балансный преобразователь на двух диодах с использованием трансформатора со средним выводом

Используемые элементы:

  • Tr – трансформатор, у которого имеются две одинаковые вторичные обмотки (или одна с отводом по середине);
  • DV1 и DV2 – вентили (диоды);
  • Cf – емкостной фильтр;
  • Rn – сопротивление нагрузки.

Приведем сразу для наглядности осциллограмму в контрольных точках.

Диаграмма прибора балансного типа

Диаграмма прибора балансного типа

  • U1 – осциллограмма на входе;
  • U2 – график перед емкостным фильтром;
  • Un – диаграмма на выходе устройства.

Данная схема — это два совмещенных однополупериодных преобразователя, то есть на два раздельных источника приходится одна общая нагрузка. Результат работы такого устройства наглядно демонстрирует график U2. Из него видно, что в процессе используются оба полупериода, что и дало название этим преобразователям.

Осциллограмма наглядно демонстрирует преимущества такого устройства, а именно, следующие факты:

  • частота пульсаций на выходе устройства удваивается;
  • уменьшение «провалов» между импульсами допускает использование меньшей фильтрующей емкости;
  • двухтактный преобразователь обладает большим КПД, чем однополупериодный.

Теперь рассмотрим мостовой тип, он изображен на рисунке ниже.

Пример использования диодного моста

Схема: Пример использования диодного моста

Осциллограмма устройства мостового типа практически не отличается от балансного, поэтому приводить ее нет смысла. Основное преимущество такой схемы – нет необходимости использовать более сложный трансформатор.

Видео: Двухполупериодный выпрямительный мост

Преобразователи, где используется полупроводниковый диодный мост, широко применяются как в электротехнике (например, в аппаратах для сварки, где номинальный ток может доходить до 500 ампер), так и радиоэлектронике, в качестве источника для слаботочных цепей.

Заметим, что помимо полупроводниковых можно использовать и вакуумные диоды – кенотроны (ниже показан пример схемы такого устройства).

Преобразователь на двуханодном кенотроне 6Ц4П

Схема: преобразователь на двуханодном кенотроне 6Ц4П

Собственно, представленная схема – это классическая реализация балансного преобразователя двухполупериодного типа. На сегодняшний день вакуумные диоды практически не применяются, их заменили полупроводниковые аналоги.

Как организовать двухполярное питание

Сочетая балансную схему и мостовую, можно получить преобразователь, который будет давать на выходе двухполярное питание с общей (нулевой) точкой. Причем, для одного она будет отрицательной, а для другого – положительной. Такие устройства широко применяются в БП для цифровой радиотехнике.

Пример преобразователя с двухполярным выходом

Схема: пример преобразователя с двухполярным выходом

Как реализовать удвоение напряжения

Ниже представлена схема, позволяющая получить на выходе устройства напряжение, вдвое выше исходного.

Схема с удвоением напряжения

Схема с удвоением напряжения

Для такого устройства характерно, что два конденсатора заряжаются в разные полупериоды, а поскольку они расположены последовательно, то, по итогу, на «Rn» суммарное напряжение будет вдвое выше, чем на входе.

В преобразователе с таким умножителем можно применять трансформаторы с меньшим напряжением вторичной обмотки.

Использование операционных усилителей

Как известно, у диодов вольтамперная характеристика нелинейная, создавая однофазный прецизионный (высокоточный) выпрямитель двухполупериодного типа на микросхеме ОУ, можно существенно снизить погрешность. Помимо этого, имеется возможность создать преобразователь, позволяющий стабилизировать ток на нагрузке. Пример схемы такого устройства показан ниже.

Простой стабилизатор на операционном усилителе

Схема: простой стабилизатор на операционном усилителе

На рисунке изображен простейший стабилизатор тока. Используемый в нем ОУ — это управляемый по напряжению источник. Такая реализация позволяет добиться, чтобы ток на выходе преобразователя не зависел от потери напряжения на нагрузке Rн и диодном мосту D1-D4.

Если требуется стабилизация напряжения, схему преобразователя можно незначительно усложнить, добавив в нее стабилитрон. Он подключается параллельно сглаживающей емкости.

Кратко об управляемых преобразователях

Нередко требуется управлять напряжением на выходе преобразователя, не изменяя входное. Для этой цели наиболее оптимальным будет применение управляемых вентилей, пример такой реализации показан ниже.

Простой тиристорный преобразователь (на управляемых вентилях)

Простой тиристорный преобразователь (на управляемых вентилях)

Трехфазный выпрямитель

Мы рассматривали различные реализации однофазных двухполупериодных преобразователей, но подобные устройства используются и для трехфазных источников. Ниже, в качестве примера, показано устройство, созданное по схеме Ларионова.

Пример реализации схемы ЛарионоваПример реализации схемы Ларионова Осциллограмма на выходе схемы ЛарионоваОсциллограмма на выходе схемы Ларионова

Как показывает расположенный выше график, реализация мостовой схемы между парами фаз позволяет получить на выходе незначительные пульсации. Благодаря этому фильтрующую емкость можно существенно снизить, или вообще обойтись без нее.

Проектирование

Расчет даже простого двухполупериодного преобразователя является непростой задачей. Существенно упростить ее можно используя специальное программное обеспечение. Мы рекомендуем остановить выбор на программе Electronics Workbench, которая позволяет выполнить схематическое моделирование аналоговых и цифровых электрических устройств.

Смоделировав в этой программе двухполупериодный выпрямитель можно получить наглядное представление о принципе его работы. Встроенные формулы позволяют рассчитать максимальное обратное напряжение для диодов, оптимальную емкость гасящего конденсатора и т.д.

Источник